金属纳米复合结构的制备及其在有机发光器件中的应用研究

发布时间：2020-10-23 22:11

　　 有机发光器件近年来在显示领域的市场份额逐渐变大,在手机、电视、手表以及电脑等领域均有所发展。有机发光器件具有高对比度、轻薄、视角宽、功耗低、色彩鲜艳以及可大面积制造等优点,优于液晶显示以及无机半导体发光器件。此外,有机发光分子的结构和性能可剪裁、材料无毒等优势,使得该技术具有极大的灵活性和适应性,有效地推动了有机发光器件的产品市场化和用户接受度。未来的消费电子产品将向更轻更薄,甚至可弯曲变形的方向发展,在可穿戴设备以及生物可植入电子器件领域发挥更大的优势。有机发光器件在这方面的发展主要集中在两个方面:一是对发光器件性能的进一步提高,二是实现器件的环境适应性,例如可折叠卷曲、可拉伸收缩等等。这类的便携消费电子产品在不远的将来势必影响甚至改变人类的生活方式。然而,这些功能的实现需要器件中所有组分的协同作用,从而对材料的革新和结构的设计提出了新的挑战。本论文中,我们着眼于金属纳米复合结构,通过对其结构的设计和工艺研究,一方面提高了器件的光致发光强度和电致发光器件的效率,另一方面实现了功能化的可拉伸电致发光器件。具体研究内容包括以下几个方面:1、我们利用原位生长法制备金属纳米粒子-石墨烯复合结构,该复合材料可以有效提高局域表面等离子体共振强度,并提高了铜纳米粒子在空气中的稳定性。并将该复合材料与有机荧光小分子DCM结合,将其荧光强度提高了10倍。我们也将该复合结构与有机晶体材料BP3T相结合,有效提高了其放大自发辐射性能,使其ASE阈值从104.5μJ/cm2降低到37.8μJ/cm2。2、我们利用银纳米线-聚合物的复合电极材料制备了可拉伸钙钛矿电致发光器件。首先我们制备了本征可拉伸钙钛矿电致发光器件。该器件中,我们使用银纳米线与本征可拉伸聚合物氨酯丙烯酸酯(Ag NWs/PU)复合电极作为可拉伸电极,并将钙钛矿前驱体与使用与聚环氧乙烷(PEO)和硅丙烯酸酯(PDMS)混掺的有机金属卤化物钙钛矿作为可拉伸发光膜,器件在液态金属作为顶电极时可以实现均匀的发光,该器件在60%的拉伸度下依然可以有效工作。然后我们利用银纳米线与柔性聚合物聚酰亚胺(Ag NWs/PI)结合,在其上制备基于钙钛矿量子点材料的发光器件。利用柔性Pe LEDs粘附在预拉伸的弹性衬底上,释放拉力后,超薄Pe LEDs在弹性衬底表面形成褶皱。该器件具有非常高的性能,电流效率可高达9.1 cd/A,且在50%的拉伸程度下,器件性能几乎保持不变。3、我们利用几纳米的银薄膜与热敏性聚合物材料制备了超薄金属电极复合电极(PAI/Ag),有效抑制了银的三维岛状生长,使其在9 nm的时候可以形成连续薄膜。在使用PEDOT:PSS作为增透层后,该复合电极在550 nm处透过率高达94.5%,薄膜方阻仅为15.1Ω/□。我们利用该超薄银电极制备了有机电致发光器件,由于该复合电极良好的光学电学特性以及表面形貌,以及PAI与有机材料匹配的折射率,基于该超薄银-聚酰胺酰亚胺复合电极的器件具有优异的性能,器件功率效率高达84.7 lm/W,比同样条件下制备的基于ITO的器件效率高56.9%。
【学位单位】：吉林大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TN383.1;TB383.1
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 金属纳米材料
        1.1.1 金属纳米粒子
        1.1.2 金属纳米线
        1.1.3 超薄金属材料
    1.2 基于金属纳米结构的复合材料
        1.2.1 金属纳米粒子-石墨烯复合材料
        1.2.2 金属纳米线-柔性/可拉伸聚合物复合材料
        1.2.3 超薄金属-聚合物复合材料
    1.3 基于金属纳米结构的复合材料在有机发光器件中的应用研究
        1.3.1 金属纳米粒子-石墨烯复合材料的应用
        1.3.2 金属纳米线-柔性/可拉伸聚合物复合材料在柔性电致发光器件中的应用
        1.3.3 超薄金属-聚合物复合电极在有机电致发光器件中的应用研究
    1.4 本论文的主要工作
第二章 石墨烯-铜纳米粒子复合结构增强表面等离子体强度与稳定性
    2.1 石墨烯-铜纳米粒子复合结构简介
    2.2 石墨烯-铜纳米粒子复合结构的制备与性能研究
    2.3 石墨烯-铜纳米粒子复合结构增强表面等离子体强度
    2.4 石墨烯-铜纳米粒子复合结构增强表面等离子体稳定性
    2.5 本章小结
第三章 石墨烯-铜纳米粒子复合结构增强有机晶体放大自发辐射
    3.1 有机晶体材料
        3.1.1 有机晶体材料分类
        3.1.2 放大自发辐射
    3.2 有机晶体材料的生长和性能研究
    3.3 石墨烯-铜纳米粒子复合结构增强有机晶体放大自发辐射
    3.4 本章小结
第四章 基于银纳米线/聚合物复合电极的本征可拉伸钙钛矿电致发光器件
    4.1 可拉伸电致发光器件的研究历史
    4.2 有机-无机杂化钙钛矿材料在电致发光器件中的应用
    4.3 可拉伸钙钛矿电致发光器件制备与性能表征
        4.3.1 制备银纳米线/聚氨酯丙烯酸酯复合结构
        4.3.2 制备本征可拉伸钙钛矿电致发光器件
        4.3.3 本征可拉伸钙钛矿电致发光器件性能表征
    4.4 本章小结
第五章 基于银纳米线/聚合物复合电极的可拉伸钙钛矿量子点电致发光器件
    5.1 钙钛矿量子点简介
        5.1.1 钙钛矿量子点在电致发光器件的应用
        5.1.2 钙钛矿量子点的合成方法
    5.2 钙钛矿量子点的合成与性能表征
        5.2.1 溶剂的选择
        5.2.2 钙钛矿量子点的合成
        5.2.3 钙钛矿量子点的性能表征
    5.3 柔性PI/AgNWs衬底制备工艺及性能表征
    5.4 可拉伸钙钛矿电致发光器件制备与性能表征
    5.5 本章小结
第六章 基于超薄银电极的高效率有机电致发光器件
    6.1 常用透明导电电极简介
    6.2 超薄银电极的制备工艺及性能表征
        6.2.1 超薄银电极的制备工艺
        6.2.2 超薄银电极的性能表征
    6.3 基于超薄银电极的高效率OLEDs器件
    6.4 本章小结
第七章 总结
参考文献
作者简介及在学期间取得的科研成果
致谢

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本文编号：2853604